Trabalho de cabeçote

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Trabalho de cabeote

No ms anterior, tratamos sobre comandos de vlvulas ENVENENADOS e de que forma eles podem ser usados para se conseguir melhores nveis de desempenho do motor. Neste artigo vamos dar continuidade ao assunto, abordando um item que est intimamente relacionado aos comandos, na tentativa de se conseguir um melhor resultado nos carros que so equipados com um comando esportivo. Para tanto, vamos continuar falando sobre como melhorar os ndices de ar e combustvel queimados pelos motor, s que de uma forma mais profissional e avanada.

Nesta nossa busca por potncia, vamos procurar melhorar o fluxo da mistura no interior do cabeote. Como em qualquer tipo de preparao, aqui tambm voc vai precisar de profissionais qualificados para que possam extrair o mximo de desempenho sem prejudicar a vida til do motor.

Para isso, o primeiro passo retirar o cabeote do motor e lev-lo para uma retfica experiente no servio, para que eles possam avaliar o estado geral do cabeote, como por exemplo, a existncia de eventuais trincas, sem o que a realizao da preparao pode ser desastrosa. Para a realizao desta avaliao, existem mquinas especficas como tambm programas de computador capazes de gerar a "receita" mais adequada a cada tipo de cabeote, da a necessidade de um profissional devidamente capacitado.

As alteraes que sero feitas, objetivam na verdade aumentar o volume de ar na cmara de combusto, bem como otimizar a sua fluidez. Mas para melhorar esses ndices existem caminhos que significam vrios obstculos, como filtro de ar, carburador, TBI (para veculos com injeo eletrnica), coletor de admisso, guias e sedes de vlvulas, cmara de combusto, alm de outros fatores. A esta altura voc j deve ter percebido, que no adianta nada voc s melhorar a capacidade volumtrica do cabeote e negligenciar estes outros itens tambm to importantes.

Como j explicamos na matria anterior, para melhorar a capacidade do motor de admitir ar, necessrio entre outras coisas, mudar o filtro de ar, alterar a giclagem do carburador ou fazer um trabalho no corpo de borboleta e tambm no coletor de admisso. Todos esses itens influem na melhora ou piora do rendimento. Entretanto, tudo isso vai depender do investimento que voc pretende fazer.

Para se ter uma ideia de como isto funciona, em mdia um motor de 1800 cc s admite 80% de sua capacidade e com o trabalho feito no cabeote ele passa a admitir 90% ou mais dependendo do tipo de cabeote, do comando escolhido assim como da troca da carburao. Note que fazendo o servio no cabeote e trocando o comando de vlvulas por um mais esportivo voc no vai ter perdas em baixas rotaes como aconteceria simplesmente se voc apenas trocasse o comando deixando o cabeote original. Com o trabalho feito no cabeote perda que voc teria em baixa rotao compensada com o aumento do fluxo.

Outra dica importante que se pode colocar vlvulas maiores de admisso, porm devido complexidade da determinao do seu tamanho exato, este aspecto deve ser estudado com muito critrio e cuidado. Antes de tudo necessrio definir o uso do carro. Se for um carro para uso no dia-dia, aumentando o dimetro das vlvulas voc vai ficar com um carro um pouco fraco em baixa mdias rotaes, assim como em retomadas de velocidade. Voc s vai perceber o ganho em altas rotaes e para isso ser necessrio esticar as marchas a todo instante, tornando o veculo um tanto cansativo de dirigir, alm de aumentar bastante o consumo de combustvel.

H vrios tipos de servio que podem ser feitos em um cabeote para melhorar o desempenho. Os principais so: Aumentar o volume da cmara de combusto e equaliz-los Eliminar arestas vivas Fazer o assentamento perfeito dos condutos entre coletor e cabeote e otimiz-los Mudana no perfil das vlvulas Mudana nas guias de vlvulas Polimento das vlvulas e coletor (dependendo do material do coletor) Retrabalho das cmaras para melhorar a entrada e a sada dos gases Alterao no dimetro do Venturi antes da sede Minimizar a largura da rea de contato das sedes das vlvulasSe voc ainda optar por carburadores mltiplos, coletor de escapamento dimensionado ou ainda a adoo de um kit turbo, sem dvida os nveis de potncia e desempenho vo aumentar muito, porm so assuntos que abordaremos em breve. Mas s com a troca de comando de vlvulas por um de maior durao e fazendo o trabalho na carburao ou no corpo de borboleta e colocando um filtro de ar esportivo, o ganho j bastante significativo. Voc ter um motor mais cheio e com mais fora quase em todas as faixas de rotao. Mas sempre vale lembrar que tudo isso conseguido com um razovel investimento.

E por ltimo, no se esquea de que estas dicas tm por finalidade produzir mais potncia para disputas esportivas ou carros com condies mais confortveis e seguras de dirigibilidade, como em ultrapassagens, por exemplo, e no para disputas de rua (rachas). Portanto pense bem antes de fazer qualquer alterao em seu carro, pois alm de ser proibida por lei, a prtica de disputas no trnsito, mata.

Aqui vo algumas dicas pra quem quiser preparar cabeotes, tanto o seu como o de alguma cobaia (RS).Tem bons clculos tbm

O primeiro Trabalho desta natureza deve ser feito com cautela.

Voc no deve dispor de uma bancada de fluxo, ento, o controle dimensional fundamental.Comece o trabalho com rebolos de xido de alumnio (ponta montada) para alargar os dutos e suaviza as curvas dos dutos e reduzir o nariz das guias, que aquele ressalto/ reforo ao redor das guias.Uma boa dica abrir os dutos de admisso primeiro e usar um gabarito, alargando a sede e a parte posterior do duto at que ele, o gabarito entre deslizando, porm sem folga.Gabaritos podem ser confeccionados a partir de vlvulas usadas, torneadas para a medida desejada.No caso do AP, por exemplo, uma vlvula de descarga serve como base para um gabarito de admisso.Todos os dutos devem ser trabalhados para que fiquem iguais em geometria e quanto menos irregularidades como ressaltos ou depresses, melhor.Um gabarito com a forma da junta pode ser usado para igualar a face de assento do coletor com seu correspondente duto no cabeote. O ideal polir os dutos com o coletor montado, a possvel igualar tudo, coletor junta e dutos do cabeote.Depois que voc fizer os dutos de admisso, j vai estar "malandreado" e os dutos de descarga sero feitos com facilidade.No caso dos cabeotes AP tem-se certo sossego, pois h bastante sobre material, mas cada caso deve ser estudado com calma antes de tudo.Como exemplo, aponto que um duto com 33 mm de dimetro interno tem uma rea de 85,53 mm. Se aumentarmos apenas 1 mm do dimetro, a rea passar a ser de 90,79 mm, ou seja, um aumento de 6,15% na rea de passagem, retirando meio milmetro de material das paredes do duto.A questo do fluxo afetada por vrios fatores, sendo que os mais notveis so:

- rea da seo transversal dos dutos ou rea de passagem => Quanto maior a rea, maior o fluxo;

- Geometria dos dutos =>

Quanto mais uniforme a superfcie interna dos dutos, com menos variaes do relevo, com menor perfil de rugosidade, menos curvas e curvas menos acentuadas (maiores raios), menores as perdas de carga;

- Comprimento dos dutos =>

Em um motor de aspirao natural h uma diferena de presso ntida entre os dutos de admisso e descarga, sendo zonas de baixas e altas presses respectivamente, considerando o regime pleno ou prximo deste.A perda de carga aumenta em funo do comprimento de uma tubulao, logo, tende a ser menor em dutos mais curtos. Esta caracterstica em combinao com as anteriores determina o regime de escoamento ou fluxo;

- Regime de escoamento =>

Aos olhos da mecnica dos fluidos existem 3 regimes bsicos de escoamento ou fluxo, sendo laminar, turbulento e de transio.No regime laminar o fluido se comporta como se desloca-se em lminas sobrepostas, ou melhor, dizendo tubos intrapostos (um tubo por dentro do outro), sedo que a velocidade maior prximo ao centro do duto devido ao atrito molecular ser menor no interior da massa fludica que junto s paredes do duto.No fluxo turbulento no h linhas de fluncia definidas, sendo formados torvelinhos (vrtices) ao longo do duto que acarretam vrias zonas de variao de presso, sendo que para obtermos uma mesma vazo em um regime turbulento que em um laminar ser necessrio aplicar mais energia ao fluido, quo mais turbulento for o fluxo.O fluxo de transio como o prprio nome sugere aquele que ocorre quando a combinao de todos os fatores promove um regime intermedirio, onde as linhas de fluncia no se encontram na direo do duto nem formam vrtices, sendo curiosamente mais danoso ao fluxo que o regime puramente turbulento.

Em um sistema e que apresenta velocidade e presses variveis do fluxo, com a geometria existente em um motor, em que o nmero de acidentes (obstculos) no interior dos dutos tais como filtros, emendas, juntas, curvas, borboletas, elementos aerodinmicos (venturis, centradores, difusores...), vlvulas, etc. encontraremos apenas o regime turbulento, mesmo lanando mo de todos os recursos.A questo ento no se o regime laminar, turbulento ou de transio, mas o quo turbulento ele em uma dada velocidade e em certa faixa de rotao (momento mximo de torque/ momento de mxima potncia).Para alargar os dutos do cabeote deve-se trabalhar em duas etapas:

Desbaste => Feito com pontas montadas de xido de alumnio, comumente chamado de pirulito ou rebolinho. Este tipo de abrasivo deve ser usado preferencialmente em altas rotaes (em retficas manuais tipo Dremmel), para um melhor desempenho e durabilidade. possvel utilizar as pontas montadas em furadeiras manuais, mais sua vida til drasticamente reduzida.As limas rotativas trabalham muito bem em alumnio, mas tem um desempenho sofrvel em materiais duros como o das sedes. Ademais, a facilidade com que as limas rotativas arrancam material pode ocasionar desbastes excessivos, em especial quando se tem pouca experincia em ajustagem mecnicas pontas PG ou "pirulitos de lixas" so uma boa opo de desbaste e acabamento, dependendo da granulometria disponvel

Acabamento => obtido atravs de lixamento, aplicando uma sequncia de lixas para ferro de vrias granulometrias. Tal processo iniciado lixas grosseiras como 60 passando por etapas com lixas 100, 150, 220, 320, indo para as chamadas lixas d'gua 440, 520, 600, 800 e 800 com leo de mquina.

Para os dutos de admisso eu recomendo parar o lixamento na lixa 600 e se o carro for carburado recomendo ainda que os dutos de admisso sejam atacados com solupam ou similar e posteriormente lavado e neutralizado com leo lubrificante de motor diesel, que possui um PH mais alto.

Durante o processo de preparo, as guias de vlvulas devero ser esmerilhadas at que fiquem faceadas com a parede dos dutos.Para motores com propostas mais radicais, no haver necessidade de substituir as guias aps o desbaste, mas guias cortadas apresentam desgaste prematuro se comparadas as originais.Para motores que rodam no dia a dia prefervel respeitar a altura da extremidade da guia ao ressalto no interior do duto (comumente chamado de nariz) ou reduzi-lo pouco.Como o nariz das guias ser reduzido com o trabalho nos dutos (nos trabalhos radicais ele eliminado), j obteremos guias mais curtas, porm com comprimento suficiente para manter a vida til praticamente inalterada. Recomenda-se ainda chanfrar (biselar) ou ogivar a extremidade da guia para reduzir turbulncias no fluxo e promover um pequeno ganho na rea de passagem.Vale ressaltar que para os trabalhos mais radicais recomendvel o corte das guias rente ao duto no apenas para ganho de fluxo, mas para que no haja quebra das guias decorrentes da combinao do canto vivo gerado com a remoo do nariz, com as cargas mecnicas geradas em altas rotaes e por comando de vlvulas de grande levante.O lixamento pode ser feito com a retfica manual, bastando para isso que uma haste de ao de 1/4" (semelhante haste das pontas montadas) seja entalhada em uma das extremidades em uma profundidade de aproximadamente 8 mm.Para fazer tal entalhe pode-se utilizar um arco de serra e fazer um corte longitudinal (de comprido, para quem como eu da roa... Rsrsrs) em uma das pontas.Neste rasgo se introduz um pedao de lixa dobrado ao meio (para que haja abrasivo para os dois lados) que tenha o comprimento 1,5 vezes o dimetro do duto a ser lixado.Com a rotao, a fora centrfuga empurra as extremidades da lixa contra as paredes do duto, proporcionando um lixamento rpido e uniforme, garantido um excelente acabamento final, com menos sacrifcio.Quando usamos gasolina como combustvel, podemos em alguns casos at mesmo espelhar as paredes dos dutos de admisso, j o lcool requer mais cuidado.O grande problema com o lcool o alto ponto de fulgor se comparado com a gasolina.Algumas fraes da gasolina so emanadas a - 64c (isso mesmo, a 64 NEGATIVOS a gasolina j desprende vapores!), enquanto o lcool fica na casa dos 14c. obvio que voc j respirou prximo a uma superfcie de vidro ou cromada e percebeu que as mesmas propiciam a condensao do vapor d'gua. Estes fenmenos ocorrem com qualquer vapor, mesmo com o vapor de lcool.Com as temperaturas encontradas nos dutos de admisso, que so superiores a 70c, a condensao bem difcil de ocorrer, mas, at que o motor. Aquea...Quanto mais rica a mistura, maiores as chances de ocorrer condensao, e todos sabemos que veculos voltados para desempenho pedem misturas entre o ideal e rico...No bastasse a vocao do lcool para a condensao, ele tem ainda uma razo estequiomtrica 40% maior em volume que a gasolina. Junte a isso um acerto com mistura mais rica e ter um motor falhando, consumindo mais e andando menos do que poderia. por estes motivos que prefervel um acabamento uniforme, sem arranhes aparentes, que propicia um bom rendimento volumtrico mesmo sendo a superfcie opaca.A parte dos dutos que antecede os bicos injetores pode e deve ser espelhada, mas o trecho posterior deve ser liso e isento de arranhes, porm fosco para que a condensao seja minimizada.Um cabeote com dutos de admisso espelhados em todo seu comprimento trar um ganho volumtrico muito pequeno (muito pequeno mesmo!) se comparado a um semelhante, porm, como descrito acima. Tal ganho insignificante s seria possvel se a temperatura do motor estivesse bem alta, acima da mdia.O prejuzo no se d apenas pelo combustvel escorrer para dentro do cilindro em forma de gotas, deixando de ser misturando ao ar, mas devido perda de carga que tais gotas provocam enquanto so arrastadas ao longo dos dutos, reduzindo o prprio volume admitido.Se o objetivo um motor sempre pronto a responder e no apenas para gerar um pico de potncia no grfico de um dinammetro de rolos sob condies especiais (motor beem quente!), faa o trabalho de forma a obter um acabamento uniforme, deixando a parte dos dutos que antecede os bicos injetores espelhada, mas mantendo trecho posterior fosco e isento de arranhes, para que a condensao seja minimizada.Em qualquer fase do trabalho de preparo de um cabeote o bom senso deve ser regra.H cabeotes que so verdadeiras obras de arte j de fbrica, levando em conta o comando de vlvulas selecionado e, portanto, o ndice de March alcanado, (falaremos mais adiante sobre tal ndice de March), chegando at mesmo a no valer a pena mexer no cabeote isoladamente sob pena de at prejudicar o desempenho.Quanto ao desenho das cmaras de combusto, este um fator importante, pois durante o cruzamento das vlvulas (tempo em que as vlvulas de admisso e descarga encontram-se simultaneamente abertas) a mistura flui levada pela sua prpria inrcia e portanto a cmara faz o papel de duto neste instante.Quo maior o cruzamento de um comando (lob center baixo), maior o tempo em que a cmara trabalha como duto e mais importante sua geometria para o escoamento da massa gasosa.Qualquer obstculo na cmara ao fluxo da mistura no sentido vlvula admisso => vlvula de escape pode gerar turbulncia, reduzir a velocidade do fluxo, comprometer a lavagem do cilindro e portanto reduzir o rendimento volumtrico.Os melhortes formatos de cmaras de combusto so os hemisfricos simtricos e assimtricos, sendo que os simtricos propciam rotaes mais elevadas e os assimtricos uma maior elasticidade.Um exemplo de cmara assimtrica a dos motores VW AP.

- ndice de Mach.

Trata da eficincia volumtrica do motor como um todo, sendo influenciado pelo coeficiente de fluxo da vlvula de admisso, dimetro do cilindro, dimetro da vlvula de admisso, velocidade dos pistes,temperatura de entrada e velocidade da mistura ar/combustvel....

u/a= z = (b/D)ao quadrado * (s/a*Ci)

Ci => coeficiente de fluxo da vlvula de admissob => dimetro do cilindroD => diametro da vlvula de admissos => velocidade do pistoa => velocidade do som na temperatura de entradaz => ndice de Mach

Falhas no projeto dos dutos dos cabeotes so conhecidos e variam de um projeto para outro.Isto facilmente identificvel e at mesmo corrigido em qualquer motor.Tais imperfeies dos dutos no so o maior obstculo rendimento volumtrico dos motores, mas o ndice de Mach efetivoO ndice de Mach um nmero adimensional que compara a velocidade da mistura ar combustvel nos dutos de admisso com a velocidade do som nas mesmas condies.Quando a velocidade da mistura excede 0,65 X a velocidade do som, os efeitos de compressibilidade tornam-se cada vez mais prejudiciais ao escoamento neste duto. possvel evitar perdas (por variaes de presso, turbulncia, entropia...) mantendo o ndice de Mach com valor at 0,5 para a rotao de potncia mxima pretendida.Existe uma correlao entre o ndice de Mach e o rendimento volumtrico do sistema de admisso.Tal co-relao denota que quando o ndice de Mach ultrapassa o valor de 0,5 o rendimento cai progressivamente, no adiantando trabalhos no cabeote e/ou vlvulas.O mais importante estabelecer uma perfeita relao entre dimetro das vlvulas, seu lift e entre dimetro das vlvulas (Dv), dimetro dos pistes (Dp) e velocidade mdia de deslocamento dos pistes.

A velocidade Mdia dos pistes (VMP), dada em m/s, pode ser calculada atravs da seguinte frmula:

VMP= (RPM x curso do virabrequim) / 30000

Deve-se conhecer tambm o coeficiente de escoamento das vlvulas de admisso (Ci), mas este um item difcil de se levantar sem uma Bancada de Fluxo, faamos uma estimativa pela seguinte frmula:

Ci = Kv * (Lv / Dv)

onde Lv o lift na vlvula e Dv o dimetro da vlvula., e Kv um coeficiente que depende do tipo de assentamento da vlvula.Para vlvulas assentadas convencionalmente (tudo a 45 com largura do contato = ou > 1,5mm), adotemos Kv = 1,45.J com vlvulas em 44 e sede 45 Kv = 1,50,Para casos em que alm do assentamento se faz um retrabalho com mltiplos ngulos em vlvulas e sedes, obtm-se Kv de at 1,55.

Sabendo que a velocidade do som pela atmosfera (c) 340m/s, em condies normais de temperatura e presso, obtemos equao que do ndice de Mach (Z):

Z= ((Dp/Dv)^2) x (VMP/(Ci x c))

Vale ressaltar ainda que a relao Lv/Dv deve se manter entre 0,25 e 0,35 preferencialmente. Abaixo disso temos muita turbulncia pela pequena rea til de abertura da vlvula e acima disto queda muito grande da velocidade de escoamento na garganta da vlvula, diminuindo as reaes do motor.

Por exemplo, vejamos um motor VW 1300 a ar:

Ci = 1,45 x (7,7/33) => Ci = 0,338VMP = (4400 x 69) / 30000 => VMP = 10,12 m/sE Finalmente:

Z= ((77 / 33)^2) x (10,12 / (0,338 x 340))Z = 0,479, que um bom valor.

Neste motor a concluso a seguinte:

Devemos aumentar um pouco o lift para estas vlvulas, para que a relao Lv/Dv fique prxima de 0,3. Assim com as vlvulas indicadas, o ideal fazer uma usinagem de 44 graus nas vlvulas alterando o Kv para 1,50 e utilizar comandos que o lift na vlvula seja de:

Lv (mnimo) = 0,25 x 33 => Lv (mnimo) = 8,25mmLv (mximo) = 0,35 x 33 => Lv (mximo) = 10,9mmDesta forma devemos escolher um comando com lift neste intervalo.

Porm alm do lift maior, um diagrama mais esportivo gera ainda ganhos de rotao, por exemplo:

Lv = 10,6mm eRPM = 6000 rpmNeste caso para calcular o novo ndice de Mach:

VMP = (6000 x 69) / 30000 = 13,8 m/sLv/Dv= 10,6 / 33 Lv/Dv = 0,321Ci = 1,50 x Lv/Dv => Ci = 1,50 x (10,6/33) = 0,482

Z= ((77/33)^2) x (13,8 / (0,482 x 340))Z= 0,458 ainda melhor e com a rotao subindo a 6000 rpm.

Proponho que o clculo seja refeito, porm com mantendo o lift do comando em 7,7mm kv = 1,45 e adotando uma rotao de 6000 rpm.

Surpreendente!

O ideal trabalhar com as grandezas de modo a restringir o ndice de Mach abaixo de 0,5.

Estas equaes nos permitem visualizar qual seria o comando adequado s vlvulas que utilizamos e considerando-se rotao e dimetro do pisto.

Sem dvida um cabeote bem trabalhado traz bastante ganho, mas a melhora obtida com o ndice de Mach adequado muito mais expressiva.

Por estas e por outras que preparar um motor aspirado requer redimensionamento de vrios componentes em conjunto para que:

- A VMP seja a mais baixa possvel, sem comprometer o regime de operao (RPM);- O rendimento volumtrico seja maximizado dentro de uma faixa de giro exeqvel;- O motor resista ao novo regime de operao (Relao R/L adequada e Balanceamento perfeito)

Para tanto, vale saber quando vantajoso aumentar o dimetro dos pistes ou seu curso, pois nem sempre possvel para os demais elementos do motor em questo acompanhar o regime de rotao pretendido ou o aumento de dimenses necessrio para manter o ndice de March em tal RPM.O primeiro passo portanto estimar o ndice de March original do motor, a possibilidade Mais alguns dados em teoria de cabeotes:

Segundo Prof. Eng. Oswaldo Garcia em conjunto com o Engenheiro Franco Brunetti no livro Motores de Combusto Interna usado no curso de graduao, diz-se:O rendimento volumtrico a relao entre a massa de ar realmente admitida no motor e a massa de ar que poderia ser admitida nas condies de entrada do motor.O rendimento volumtrico representa a eficincia do enchimento do cilindro, em relao quilo que poderia ser admitido com a mesma densidade do ambiente circunstante

Fazendo uma analogia para se entender este conceito imagine um motor 4 tempos ciclo Otto de 2.0L e 4 cilindros. Cada cilindro ter um volume de 0,5L entre o ponto morto inferior e o ponto morto superior, Se considerarmos um cilindro que esteja no final do processo de admisso, ou seja quando a vlvula de admisso fecha e o pisto est um pouco acima do ponto morto inferior, o pisto ter deslocado um volume um pouco inferior a 0,5L. Imagine este motor completamente submerso na gua. No final do processo de admisso o pisto ter deslocado um volume um pouco inferior a 0,5 litro de gua e preenchido completamente o cilindro. Isto ocorre por que a gua umfluido incompressvel.Como este volume de gua tem uma massa igual tanto fora do motor como dentro do cilindro, a eficincia volumtrica que representada pela razo entre as massas ser: 1 ou percentualmente 100%.Na realidade sabemos que o motor funciona com uma mistura de ar+combustvel. O ar uma mistura de gases, que por sua vez, sofluidos compressveise tem um comportamento diferente dos fluidos incompressveis, ou seja, a densidade deles varia muito com a presso e a temperatura. Devido a estas diferenas, e as diferenas que so geradas pelas perdas de carga do sistema de admisso, alta temperatura da cmara de combusto, e dos gases remanescentes do ciclo de escapamento, a densidade de ar fora do motor diferente da densidade de ar dentro do cilindro aps o trmino do ciclo de admisso. Portanto para calcularmos a eficincia volumtrica do nosso motor, teramos que medir a massa de ar que ocupa o volume dentro do cilindro aps o encerramento do ciclo de admisso, e determinarmos a massa deste mesmo volume nas condies de temperatura e presso local fora do motor.Um motor ordinrio de baixo desempenho tem uma VE (eficincia volumtrica) em torno de 75% a velocidade mxima; em torno de 80% a torque mximo. Um motor de alto desempenho tem uma VE em torno de 80% a velocidade mxima; em torno de 85% a torque mximo. Um motor de competio tem uma VE em torno de 90% a velocidade mxima; em torno de 95% a mximo torque.Um sistema de admisso e escape bem dimensionado com um trabalho eficiente no cabeote, e um comando de vlvulas dimensionado para obter toda vantagem dos outros equipamentos do motor, pode prover um enchimento completo do cilindro na qual a eficincia volumtrica de 100% ( ou um pouco maior ) obtida na velocidade para qual o sistema foi dimensionado.

Existem alguns mtodos para se aumentar a eficincia volumtrica de um motor ciclo Otto naturalmente aspirado, entre eles:1) A substituio do comando de vlvulas.2) Modificaes no Sistema de Admisso e Escape.3) Intake Supercharge Effect.

1) A simples substituio do comando de vlvulas poder aumentar a eficincia volumtrica, pelo menos em um determinado regime de rotao, porm, prejudicar em outro. Caso a escolha do comando de vlvulas em conjunto com o cabeote seja errnea, voc poder prejudicar a eficincia volumtrica em todo regime de giro do motor, causando uma perda de torque e potncia desde a marcha lenta at a rotao de mxima potncia.

2) Usando tcnicas de modificaes no sistema composto pelo carburador ou corpo de borboleta, cabeote e coletores de admisso e escape, melhorando assim o fluxo atravs destes componentes. Neste caso tudo tem que ser trabalhado como um sistema nico, no adianta usar um cabeote preparado com um coletor de admisso original, quase todo o trabalho ser perdido. importante observar que os dutos de escape no cabeote e o conjunto dos tubos de escapamento tem uma grande influncia sobre a admisso pois os cilindros do motor somente podero ser devidamente enchidos se forem anteriormente a fase de admisso devidamente esvaziados.

3) Intake Suprcharge Effect ou Efeito de Sobrealimentao na Admisso. Trata-se de um modelo matemtico atravs do qual calculamos o comprimento dos coletores e dutos de escape e admisso, como tambm o momento exato da abertura da vlvula de admisso para que as ondas de presso que so criadas nestes caminhos devido ao Abre e Fecha das vlvulas e a Inrcia dos gases, trabalhem em sinergia, fazendo com que os ciclos de admisso e escape sejam mais eficientes. Rendimentos volumtricos acima de 100% so atingidos com o uso deste modelo. A contrapartida deste mtodo que voc ter que fabricar os coletores de admisso e escape com o comprimento determinado nos clculos, uma vez que os coletores originais provavelmente no tero as dimenses requeridas.

Para existir fluxo de ar atravz de um duto ou orifcio qualquer, necessrio haver uma diferena de presso entre eles.Quando um orifcio separado por duas presses iguais, no h fluxo.

P=P

Orifcio(P P

(

Se este mesmo orifcio estiver separado pelas presses P1 e P sendo que a presso P1 maior que a presso P, teremos fluxo no sentido da esquerda para a direita.

P1>P

Orifcio(P1 -->-->---->---->---->-- P(

Se estemesmo orifcioestiver separado pelas presses P2 e P sendo que P2 maior que P1 o fluxo atravs do orifcio ser maior do que o fluxo do exemplo anterior, mesmo que orifcio no seja alterado.P2>P1

Orifcio(P2 > > > > > > > > > > > P(

importante observar que o fluxo atravz de um duto ir variar conforme a diferena de presso que ele estiver exposto, isto quer dizer que, quanto maior a diferena de presso maior ser o fluxo, mesmo que o cabeote permanea inalterado. O banco de fluxo nos permite fixar um diferencial de pressso que, por sua vez, ir gerar um fluxo atravz de qualquer dispositivo que ali estiver convenientemente acoplado, exemplo: cabeote, coletores de admisso e escape, intercooler, carburadores, filtros de ar, etc . Ento pode-se efetuar uma mudana neste dispositivo e exp-lo novamente ao mesmo diferencial de presso previamente determinado, e assim verificar se o fluxo aumentou ou diminuiu.Portanto quando o fluxo de um cabeote for medido importante saber qual foi o diferencial de presso usado. Um cabeote medido com um diferencial de presso de 20 polegadas de coluna de H2O ter um fluxo maior do que omesmocabeote medido com um diferencial de presso de 10 polegadas de H2O.

O banco de Fluxo nos informa o fluxo em -cfmcubicfeet perminute, oups cbicos por minuto. Estamos mais acostumados com as unidades do sistema mtrico, e fica mais fcil visualizar o fluxo se ele for expresso em -l/s - Litros por Segundo.Existe uma relao muito importante entre estas duas unidades.

1 cfm igual a0,472 litros/segundo.1 cfm0,5 l/s

Portanto caso se deseje converter os cfms em litros por segundo para se ter uma melhor idia do fluxo, basta dividir os cfms pela metade. Ou seja, se tivermos um fluxo de 100 cfms, o fluxo equivalente em l/s de aproximadamente 50 l/s.

E qual seria o diferencial de presso mais conveniente para se medir o fluxo de um cabeote?

No catlogo de cabeotes da Edelbrock existe uma nota que diz:

All Edelbrock heads are flowed at 28 inches of water, which more closely represents what an engine will see

Todos os cabeotes Edelbrock so medidos com 28 polegadas de coluna de gua, que representa o mais de perto aquilo que o motor ver

Smokey Yunick, um dos pioneiros a trabalhar com banco de fluxo no mundo, agora com mais de 35 anos de experincia, autor do livro POWER SECRETS descreve:Quando ns comeamos nossa pesquisa, percebemos que a maioria dos testes em outros lugares estavam sendo feitos com uma diferena de presso de 10 12 polegadas de coluna de H2O. Ento no incio ns medimos como todos os outros, mas depois de um tempo mudamos nossas mentes sobre isto. O balano de fluxo entre todos os cilindros importante. Ns queriamos que cada duto de admisso tivesse a mesma eficincia operacional de modo que cada cilindro recebe-se a mesma quantidade e qualidade de mistura. Quando ns testvamos os dutos com 10 polegadas de H2O ns percebemos que poderiamos fazer modificaes drsticas entre dois dutos e o fluxo medido no alterava significativamente.Decidimos ento realizar uma srie de testes para determinar uma tcnica que detectaria diferenas vlidas entre dois dutos. Ns comeamos os testes com 10pol. H2O e checamos a variao de fluxo entre os dutos que obviamente seriam diferentes. Ento, aumentamos a diferena de presso em 2 pol. H2O e o mesmo teste era executado. Este procedimento foi repetido at uma diferena de presso de 34pol. H2O.Quando a srie de testes foi completada ns percebemos que a qualquer diferencial de presso inferior a 26pol. H2O no havia uma variao dicernvel no balano dos dutos, mas a nveis acima de 28pol. H2O as diferenas realmente comearam a aparecer. Em adio ns verificamos que conforme a diferena de presso aumenta-se alm de 28pol. H2O, a percentagem de mudana pelo aumento da diferena de presso era muito pequena. Ento selecionamos 28pol. H2O como presso padro para todos os nossos testes e desenvolvimentos.

Infelizmente nem todos os bancos de fluxo tem a capacidade de gerar diferenciais de presso iguais ou superiores a 28pol. H2O. No caso do meu equipamento o Super Flow SF-110 Flow Bench a mxima diferena gerada de 16pol. H2O. Portanto eu conduzo muitos dos meus testes com 15pol. H2O.

Dimensionamento das VlvulasGrandes vlvulas no necessariamente significam grandes fluxos. Dutos com um alto volume (dutos abertos) podem indicar um alto fluxo, porm nem sempre so desejveis, pois a velocidade e a turbulncia dos gases podem diminuir a ponto de prejudicar o desempenho do motor por no permitir que o combustvel se misture corretamente com o ar e tenha uma queima eficiente na cmara de combusto. Este efeito menos pronunciado nos motores equipados com injeo eletrnica devido aos bicos injetores pulverizarem o combustvel no ar.

Existem vrios modelos matemticos e empricos para se determinar as dimenses de uma vlvula e o fluxo necessrio no cabeote para uma determinada potncia desejada. Mas, uma vez que ns no iremos criar um motor novo, e sim trabalhar com cabeotes j existentes, estes modelos algumas vezes no podem ser usados devido a restries como configurao da cmara de combusto, dimetro dos cilindros, desenho dos dutos, etc.

O modelo matemtico mais simples usado para ilustrar o clculo do dimetro da vlvula baseado na velocidade dos gases atravz da rea de seco transversal mnima do duto no cabeote. Considera-se que a rea da seco mnima transversal ser o orificio localizadopolegada antes da vlvula e ter um dimetro igual a 85% do dimetro da vlvula.Empiricamente sabe-se que para obter uma tima eficincia volumtrica de um cabeote a velocidade mxima dos gases na rea de seco transversal mnima do duto tem que estar em torno de 700 ft/s (ps por segundo) na rotao de mxima potncia. Acima deste valor a eficincia volumtrica comea a cair, e velocidades muito inferiores a esta provocam uma atomizao incorreta entre o combustvel e o ar causando perda de potncia.

No livroHow to Build and Modifiy CHEVROLET Small Block CYLINDER HEADSda Motorbooks International Powerpro Series, escrito pelo preparador americano e estudioso no assunto DAVID VIZARD, ele sugere a seguinte frmula para o clculo da rotao limite do motor que ir causar a velocidade de 690 ft/s (ps por segundo) dos fluidos na rea de seco transversal mnima do duto para rotao de mxima potncia:

Power-Limiting Port Area

RPM Limite = A x 177.780 / S x D2Onde:Constante = 177.780RPM Limite = rotao de potncia mxima do motor.A = rea de menor seco transversal (pol. quadradas)S = Curso (pol.)D2 = Dimetro do pisto ao quadrado (pol. quadradas)

Se considerarmos a rea de seco transversal mnima do duto como sendo a garganta localizadapolegada atrs da vlvula com 85% de seu dimetro, para uma vlvula de 38 mm nossa rea limite seria de 1,27 pol.2 (polegadas quadradas). Portanto segundo este modelo matemtico este motor ter o limite de potncia mxima na seguinte rotao:

RPM Limite = 1.27 x 177.780 / 3.39 x 10.17

RPM Limite = 6550 rpm

A partir dessa rotao a eficincia volumtrica do cabeote comea a ser prejudicada . Neste caso no se deve adotar um comando de vlvulas que gere potncia mxima acima de 6.550 rpm.

Caso uma vlvula de 40,0mm seja instalada no cabeote deste motor, qual seria a RPM Limite? Considerando a rea de seco mnima transversal como sendo 85% do dimetro da vlvula teremos:

RPM Limite = 1.41 x 177.780 / 3.39 x 10.17

RPM Limite = 7.255 rpm. Portanto este motor poder ser beneficiado com um comando desenhado para potncia mxima de 7.255 rpm.de aumentar o dimetro dos pistes.Pistes maiores possibilitam alm de maior deslocamento (cilindrada) o uso de vlvulas maiores, que possibilitam levantes maiores e por a vamos (iremos)...